3274 Brunimento, lapidação e
4.2 DUREZA DE 40 HRC
O comportamento das componentes da força de usinagem em função das ferramentas de PCBN e de metal-duro de grãos ultrafinos com o aumento da dureza de 35 HRC para 40 HRC do aço AISI 4340 é
mostrado na Figura 48. Além disso, a figura ilustra o comportamento das componentes da força de usinagem ao longo do processo de usinagem das duas ferramentas na operação de torneamento do aço AISI 4340 de 40 HRC de dureza.
Figura 48 – Componentes da força de usinagem com o incremento da dure para as ferramentas de PCBN e de metal-duro, e comportamento das
durante o torneamento do aço AISI 4340 de 40 HRC de dureza.
FONTE: Do autor
Com o incremento da dureza de em 5 HRC do aço AISI observa-se que a ferramenta de metal-duro continuou com
valores de força na operação de torneamento do que a ferramenta de PCBN. Tal comportamento está vinculado à diferença entre o ângulo saída das duas ferramentas, conforme explicado no subitem 4.1
0 30 60 90 120 150 180 35 HRC 40 HRC 35 HRC 40 HRC PCBN MD F or ça [ N ]
Fc
Ff
Fp
FU
comportamento das componentes da força de usinagem ao longo do processo de torneamento do açoomponentes da força de usinagem com o incremento da dureza comportamento das forças 4340 de 40 HRC de dureza.
5 HRC do aço AISI 4340 continuou com menores do que a ferramenta de á vinculado à diferença entre o ângulo de , conforme explicado no subitem 4.1. Outra
característica verificada na Figura 48 é que para as duas ferramentas não houve aumento significativo das forças de usinagem, condição esta que pode estar relacionada à pequena área de corte utilizada no experimento. Esse comportamento está detalhado no subitem 4.3.
O gráfico de aquisição das componentes da força de usinagem da Figura 48 ilustra que o comportamento das componentes da força de usinagem, para as duas ferramentas, é homogêneo quanto aos fenômenos dinâmicos de corte durante o experimento, pois não se verificou nenhuma anomalia no gráfico de aquisição durante o torneamento desse aço. As pequenas flutuações dos sinais de força ao longo do tempo de corte são parecidas com as do aço AISI 4340 de 35 HRC de dureza.
A Figura 49 ilustra a variação dos resultados de rugosidade na operação de torneamento do aço AISI 4340 de 35 HRC e de 40 HRC de dureza com a ferramenta de PCBN e com a ferramenta de metal-duro de grãos ultrafinos.
Figura 49 – Valores dos parâmetros de rugosidade para as durezas de 35 HRC e de 40 HRC para as ferramentas de PCBN e de metal-duro.
FONTE: Do autor
Aplicando o teste de hipótese para os valores dos parâmetros de rugosidade Ra (PCBN MD Î P=0,357) do aço AISI 4340 de 40 HRC
de dureza, verificou-se que as intensidades são estatisticamente iguais para as duas ferramentas, situação semelhante ao ocorrido na dureza de 35 HRC, conforme subitem 4.1. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 Ra 35 HRC Ra 40 HRC Rz 35 HRC Rz 40 HRC Rt 35 HRC Rt 40 HRC R ugos ida de [ µ m ] MD PCBN
Executando um novo teste de hipótese, pode-se afirmar com um nível de confiança de 95% que o parâmetro de rugosidade Ra
PCBN40 Î P=0,515 e MD35 MD40 Î 0,356) dos corpos de prova do
aço AISI 4340 de 35 HRC e de 40 HRC de dureza não podem ser considerados diferentes. Dessa maneira, o processo pode conferir à peça as mesmas características de aplicação, conforme norma NBR 84 [67].
A Figura 50 mostra a comparação das forças de usinagem em função do aumento da dureza do aço AISI 52100 de 35 para 40 HRC.
Figura 50 – Componentes da força de usinagem com o incremento da dure para as ferramentas de PCBN e de metal-duro, e comportamento das
longo do torneamento aço AISI 52100 de 40 HRC de dureza.
FONTE: Do autor
Conforme ilustra a Figura 50, os valores das forças de usinagem são semelhantes entre as duas durezas (35 e 40 HRC), tanto para a
0 30 60 90 120 150 180 210 35 HRC 40 HRC 35 HRC 40 HRC PCBN MD F or ça [ N ]
Fc
Ff
Fp
FU
se afirmar com um nível de confiança de 95% que o parâmetro de rugosidade Ra (PCBN35corpos de prova do aço AISI 4340 de 35 HRC e de 40 HRC de dureza não podem ser diferentes. Dessa maneira, o processo pode conferir à peça as mesmas características de aplicação, conforme norma NBR 8404 mostra a comparação das forças de usinagem em função do aumento da dureza do aço AISI 52100 de 35 para 40 HRC.
omponentes da força de usinagem com o incremento da dureza comportamento das forças ao aço AISI 52100 de 40 HRC de dureza.
, os valores das forças de usinagem , tanto para a
ferramenta de PCBN quanto para a ferramenta de metal-duro. Esse comportamento também foi observado no torneamento do aço AISI 4340 de 40 HRC de dureza e será discutido com mais detalhes no item 4.3.
A rugosidade gerada pela operação de torneamento do aço AISI 52100 de 40 HRC não sofreu alterações significativas com o aumento da dureza do material, conforme mostra a Figura 51.
Figura 51 – Valores dos parâmetros de rugosidade para as durezas de 35 HRC e de 40 HRC para as ferramentas de PCBN e de metal-duro.
FONTE: Do autor
Com base nos resultados apresentados na Figura 51, efetuou-se um teste de hipótese no parâmetro de rugosidade Ra (PCBN MD Î
P=0,176) e verificou-se que os valores dos parâmetros Ra não podem ser considerados diferentes entre as duas ferramentas para a dureza de 40 HRC. Além disso, constatou-se que as intensidades dos parâmetros de rugosidade não sofreram alterações estatísticas com o aumento de 5 HRC de dureza do aço AISI 52100, pois os resultados do teste de hipótese realizado para o parâmetro Ra (PCBN35 PCBN40 Î P=0,225 e
MD35 MD40 Î 0,683 ), em ambas as ferramentas, indicam que os
parâmetros não são diferentes entre as duas durezas. Desse modo, a operação de torneamento do aço AISI 52100 de 40 HRC gerou uma superfície semelhante à do torneamento do aço AISI 52100 de 35 HRC nos parâmetros de rugosidade estudados. Esta situação indica que o
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 Ra 35 HRC Ra 40 HRC Rz 35 HRC Rz 40 HRC Rt 35 HRC Rt 40 HRC R ugos ida de [ µ m ] MD PCBN
processo foi capaz de gerar superfície com a mesma classe de rugosidade N5, para as duas ferramentas.
A Figura 52 mostra os resultados das componentes da força de usinagem para a operação de torneamento do aço AISI D2
observar que o incremento da dureza do aço de 35 para 40 HRC, geraram mudanças significativas nas componentes da força de usinagem para ambas as ferramentas. Além disso, a ferramenta de metal
grãos ultrafinos apresentou menor esforço em função de sua geometria. Figura 52 – Componentes da força de usinagem com o incremento da dure
para as ferramentas de PCBN e de metal-duro, e comportamento das durante o torneamento do aço AISI D2 de 40 HRC de dureza.
FONTE: Do autor
Os valores das componentes da força de usinagem para as duas durezas são semelhantes, tanto para a ferramenta de PCBN, quanto para
0 30 60 90 120 150 180 210 35 HRC 40 HRC 35 HRC 40 HRC PCBN MD F or ça [ N ]
Fc
Ff
Fp
FU
superfície com a mesma classe de mostra os resultados das componentes da força de usinagem para a operação de torneamento do aço AISI D2. Pode-se do aço de 35 para 40 HRC, não as componentes da força de usinagem a ferramenta de metal-duro de ão de sua geometria. omponentes da força de usinagem com o incremento da dureza
comportamento das forças de 40 HRC de dureza.
Os valores das componentes da força de usinagem para as duas , tanto para a ferramenta de PCBN, quanto para
a ferramenta de metal-duro de grãos ultrafinos. Tal comportamento também foi observado no torneamento do aço AISI 4340 de 40 HRC de dureza e no torneamento do aço AISI 52100 de 40 HRC de dureza. Além disso, não se observou anomalia na aquisição dos dados de força das duas ferramentas, conforme mostra o comportamento das componentes da força de usinagem apresentado na Figura 52.
Com o incremento da dureza do aço AISI D2, observa-se que o comportamento da superfície gerada no corpo de prova tem semelhança com o do processo de torneamento do aço AISI 52100, conforme ilustram os resultados apresentados pela Figura 53.
Figura 53 – Parâmetros de rugosidade para as durezas de 35 HRC e de 40 HRC para as ferramentas de PCBN e de metal-duro.
FONTE: Do autor
Na Figura 53, é possível observar que os valores dos parâmetros de Ra (PCBN MD Î P=0,067) não são considerados estatisticamente
diferentes entre as ferramentas de PCBN e de metal-duro para a dureza de 40 HRC, de acordo com o teste de hipótese realizado. Isso se deu em função das média do parâmetro Ra ser próxima e da dispersão dos resultados. Também verificou-se, pelo teste de hipótese, que os parâmetros de rugosidade são estatisticamente similares entre as durezas de 35 HRC e de 40 HRC, situação que classifica as superfícies torneadas como N5 de acordo com a norma NBR 8404 [67].
Como visto nessa seção, o incremento da dureza de 35 HRC para 40 HRC não alterou significativamente os valores das componentes da força de usinagem para ambas as ferramentas com os três aços
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Ra 35 HRC Ra 40 HRC Rz 35 HRC Rz 40 HRC Rt 35 HRC Rt 40 HRC R ugos ida de [ µ m ] MD PCBN
utilizados. Além disso, verifica-se que as forças de usinagem e suas componentes para os três materiais ensaiados com dureza de 40 HRC são menores para a operação de torneamento com a ferramenta de metal-duro de grãos ultrafinos em função da geometria da ferramenta.
Outra característica observada nessa seção, foi que a classe de rugosidade não mudou com o incremento da dureza. Tais condições favorecem o uso da ferramenta de metal-duro de grãos ultrafinos nessa faixa de dureza para os três aços estudados, o que oportuniza o emprego desse tipo de material de ferramenta na fabricação de componentes mecânicos de média resistência mecânica empregadas nos setores industriais.
Com o intuito de ampliar a discussão sobre os fenômenos de força e da qualidade da superfície com o aumento da dureza, será discutido o torneamento dos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2 com a dureza de 45 HRC utilizando as ferramentas de PCBN e de metal-duro.